KR20090097648A - 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20090097648A
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에 관한 것이다.
본 발명은 제 1 기판 상에, 적어도 하나의 전극과, 제 1 유전체, 및 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)가 구비된 보호막이 형성된 제 1 패널; 및 격벽을 사이에 두고 상기 제 1 패널과 합착되고, 제 2 기판 상에, 적어도 하나의 어드레스 전극과, 제 2 유전체, 및 상기 격벽의 측면과 상기 유전체 상에 형성된 형광체가 구비된 제 2 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 플라즈마 디스플레이 패널의 구동시에 보호막에서의 이차전자 방출 특성이 향상되어, 방전 개시전압이 낮고 방전 지연 시간이 단축된다.
음극선 발광, 이차전자, 단결정

Description

플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조 방법{Plasma display panel and method for manufacturing the same}
본 발명은 플라즈마 디스플레이 패널에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막에 관한 것이다.
멀티 미디어 시대의 도래와 함께 더 세밀하고, 더 크고, 더욱 자연색에 가까운 색을 표현해줄 수 있는 디스플레이 장치의 등장이 요구되고 있다. 그런데, 40인치 이상의 큰 화면을 구성하기에는 현재의 CRT(Cathode Ray Tube)는 한계가 있어서, LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Panel) 및 프로젝션 TV(Television) 등이 고화질 영상의 분야로 용도확대를 위해 급속도로 발전하고 있다.
상술한 PDP 등의 디스플레이 장치의 최대 특징은 자체 발광형인 CRT와 비교하여 얇은 두께로 제작될 수 있고, 평면의 대화면(60~80inch)제작이 손쉬울 뿐 아니라 style이나 design 면에서 종래 CRT와는 명확히 구별이 된다.
PDP는 어드레스 전극을 구비한 하판과, 서스테인 전극쌍을 구비한 상판과 격벽으로 정의되는 방전셀을 가지며, 방전셀 내에는 형광체가 도포되어 화면을 표시 한다. 구체적으로, 상기 상판과 하판 사이의 방전 공간 내에서 방전이 일어나면 이 때 발생된 자외선이 형광체에 입사되어 가시광선이 발생하고, 상기 가시광선에 의하여 화면이 표시된다.
여기서, 플라즈마 디스플레이 패널의 상부 패널과 하부 패널에는 각각 서스테인 전극쌍 및 어드레스 전극을 보호하기 위하여 유전체층이 형성된다. 그런데, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전시에 (+) 이온의 충격 때문에 상부 패널에 구비된 상판 유전체가 닳아 없어지고, 이 때 나트륨(Na) 등의 금속 물질이 전극을 단락(short)시키기도 한다. 따라서, 상부 패널에 구비된 상판 유전체 상에 (+) 이온의 충격에 잘 견디는 산화 마그네슘(MgO)을 코팅하여 형성하기도 한다.
그러나, 전술한 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 플라즈마 디스플레이 패널은 전극에 전압이 인가되어 방전 가스가 해리되어 플라즈마를 형성할 때, 플라즈마 내의 이온이 보호막에 입사하여 보호막 표면으로부터 2차전자가 방출되므로 결과적으로 보다 낮은 전압에서 가스 방전이 일어날 수 있도록 도와준다. 즉, 보호막은 (+) 이온의 충격에 잘 견딜 뿐만 아니라, 방전 개시전압을 약간 낮추는 효과가 있다. 따라서, 보호막을 적용함으로써 패널의 저전압화가 이루어지고 있으며, 이러한 저전압화는 패널의 전력소모를 줄여서 생산비를 절감시킬 뿐만 아니라, 휘도와 방전효율 등의 향상을 도모할 수 있어야 한다.
그러나, 현재 보호막의 재료로 사용중인 산화 마그네슘은 방전전압을 효과적으로 낮추지 못하고 있는 실정이다. 이는 산화 마그네슘의 물질 특성에 기인하며 구체적으로 플라즈마로부터 입사하는 이온에 대한 2차 전자의 방출계수가 작기 때문이다.
또한, 산화 마그네슘으로 보호막을 형성하면 지터(jitter) 특성이 저하되는 문제점 있다. 즉, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동에서 한 프레임 내에서 서스테인 기간에 할당될 수 있는 시간이 부족하게 되는 것이다.
예를 들어, 480개의 스캔라인이 존재하고 각 라인당 3 마이크로 초(㎲)의 스캔 시간이 필요하며, 첫 스캔라인부터 마지막 스캔라인까지 한 번에 순차적으로 스캔하는 싱글스캔 방식을 채택하면, 한 프레임이 8개의 서브필드로 나뉘어 구동되는 경우에 한 프레임 내에서 필요한 어드레스 기간은 480×3마이크로 초×8=13밀리 초(㎳) 이상이 소요된다.
따라서, 한 프레임 내에서 서스테인 기간에 할당될 수 있는 시간이 그 만큼 줄어들게 되므로, 부족한 서스테인 기간을 더 많이 할당하기 위하여 스캔 기간을 줄여야 한다. 그러나, 어드레스 방전시 발생하는 지터를 고려하면 스캔 펄스의 폭을 길게 하여야 하기 때문에, 스캔 기간을 줄이기가 어렵다. 지터는 어드레스 방전시 발생하는 방전지연시간으로써 매 서브필드마다 다소의 차이는 있으나, 구동시 일정한 범위를 가지게 된다. 스캔 펄스에는 이러한 지터 값이 포함되므로 그 펄스 폭이 길어지게 된다. 따라서, 지터 값이 클수록 어드레스 기간이 길어지게 되므로, 화질의 저하가 발생할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 이차전자 방출 특성을 높여 방전 전압을 효과적으로 낮추고자 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 시간 지연을 단축하고자 하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 제 1 기판 상에, 적어도 하나의 전극과, 제 1 유전체, 및 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)가 구비된 보호막이 형성된 제 1 패널; 및 격벽을 사이에 두고 상기 제 1 패널과 합착되고, 제 2 기판 상에, 적어도 하나의 어드레스 전극과, 제 2 유전체, 및 상기 격벽의 측면과 상기 유전체 상에 형성된 형광체가 구비된 제 2 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 제 1 기판 상에 적어도 하나의 전극과, 제 1 유전체와, 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)를 포함하는 보호막을 형성하는 단계; 제 2 기판 상에, 적어도 하나의 어드레스 전극과, 상기 적어도 하나의 어드레스 전극 상에 형성된 제 2 유전체, 격벽, 및 형광체를 형성하는 단계; 및 상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 제공한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널 및 그 제조방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 플라즈마 디스플레이 패널의 구동시에 보호막에서의 이차전자 방출 특성이 향상되어 방전 전압이 감소된다.
둘째, 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 지연 시간이 단축된다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
첨부된 도면에서는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타냈으며, 도면에 나타난 각 층간의 두께 비가 실제 두께 비를 나타내는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예의 방전 셀 구조를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예의 방전 셀 구조를 설명하면 다음과 같다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 디스플레이 패널은 전면기판(170) 상에 일방향으로 구비된 투명인 전극(180a, 180b)과 통상의 금속 재료로 이루어지는 버스전극(180a', 180b')이 형성된다. 그리고, 투명 전극 및 버스전극을 덮으면서 전면기판(170) 상에 유전체와 보호막(195)이 순차적으로 형성되어 이루어진다.
전면 기판(170)은 디스플레이 기판용 글라스의 밀링(milling) 및 클리닝(cleaning) 등의 가공을 통하여 형성된다. 여기서, 투명 전극(180a, 180b)은 ITO(Indium-Tin-Oxide) 또는 SnO2 등을, 스퍼터링(sputtering)에 의한 포토에칭(photoetching)법 또는 CVD에 의한 리프트 오프(lift-off)법 등으로 형성된 것이다. 그리고, 버스 전극(180a', 180b')은 은(Ag) 등을 포함하여 이루어진다. 또한, 투명 전극쌍과 버스 전극 사이에는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있는데, 저융점 유리와 흑색 안료 등을 포함하여 이루어진다.
그리고, 투명 전극(180a, 180b) 및 버스전극(180a, 180b)이 형성된 전면 기판(170) 상에는, 상판 유전체(190)가 형성된다. 여기서, 유전체는 투명한 저융점 유리와 필러를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상판 유전체(190) 상에 보호막(195)이 형성된다. 보호막(195)에는 산화 마그네슘(MgO, 196)가 포함되는데, 바람직하게는 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더일 수 있다. 그리고, 상기 산화 마그네슘 나노 파우더(196)는 약 10~1000 나노미터의 크기를 갖을 수 있다. 여기서, '크기'라 함은 구형 결정의 경우 평균 직경을 뜻하고, 육면체형 결정의 경우 한 변의 평균 길이를 뜻한다. 그리고, 상기 산화 마그네슘 나노 파우더(196)를 구비한 보호막은 300~500 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 2차 최대값을 가질 수 있는데, 이 때 도시되지는 않았으나 보호막(196) 내에는 불소(F)가 포함될 수 있다.
도 2는 상술한 산화 마그네슘 나노 파우더(196)의 파장에 따른 음극선 발광을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 산화 마그네슘 나노 파우더는 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 최대값을 가지며, 300~500 나노미터의 파장 영역에서도 작은 피크가 관찰됨을 알 수 있다.
한편, 배면기판(110)의 일면에는 상기 투명 전극(180a, 180b)과 교차하는 방향을 따라 어드레스 전극(120)이 형성되고, 이 어드레스 전극(120)을 덮으면서 배면기판(110)의 전면에 백색 유전체(130)가 형성된다. 백색 유전체(130)는 인쇄법 또는 필름 라미네이팅(laminating) 방법에 의하여 도포된 후, 소성 공정을 통하여 완성된다. 그리고, 백색 유전체(130) 위로 각 어드레스 전극(120) 사이에 배치되도록 격벽(140)이 형성된다. 그리고, 격벽(140)은 스트라이프형(stripe-type), 웰형(well-type), 또는 델타형(delta-type)일 수 있다.
도시되지 않았으나, 격벽 (140) 상에는 블랙 탑이 형성될 수 있다. 그리고, 각각의 격벽(140) 사이에 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체층(150a, 150b, 150c)이 형성된다. 배면기판(110) 상의 어드레스 전극(120)과 전면기판(110) 상의 서스테인 전극쌍(180a, 180b)이 교차하는 지점이 각각 방전셀을 구성하는 부분이 된다.
그리고, 상기 전면기판(170)과 배면기판(110)이 격벽(140)을 사이에 두고 접합되는데, 기판의 외곽에 구비된 실링재를 통하여 접합된다. 그리고, 상부 패널과 하부 패널은 구동 장치와 연결되어 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 보호막이 2층 구조로 이루어질 수 있다. 이 때, 상판 유전체 상에 접하여 형성된 보호막을 제 1 보호막이라 하고, 제 1 보호막 상에 형성되어 방전 공간에 면접한 보호막을 제 2 보호막이라 칭한다.
도 3을 참조하여 본 실시예에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 패널을 설명한다.
전면 기판(170) 상에 투명 전극(180a, 180b)과 버스 전극(180a', 180b') 및 상판 유전체(190)가 형성되어 있다. 그리고, 투명 전극(180a, 180b)과 버스 전극(180a', 180b') 사이에는 블랙 매트릭스가 구비되어, 외광 반사를 줄여서 패널의 컨트라스트를 향상시킬 수 있다.
그리고, 제 1 보호막(197)은 산화 마그네슘(197a)을 포함하여 박막 형태로 이루어진다. 그리고, 제 1 보호막(197)에는 결정형 산화물(197b)이 포함될 수 있는데, 결정형 산화물(197b)로서, 이차 전자 방출 계수가 큰 SiO2, TiO2, Y2O3, ZrO2, Ta2O5, ZnO,La2O3, CeO2, Eu2O3 및 Gd2O3 등이 사용되거나, 다른 전이 금속의 산화물 또는 알칼리 금속이나 알칼리 토금속의 산화물 등이 사용될 수 있다. 여기서, 결정형 산화물(197b)은 2차 전자 방출을 증가시키는 역할을 하므로, 제 1 보호막(197) 내에서 0~10%의 중량비를 차지하면 충분하다.
이 때, 제 1 보호막(197) 내에 도펀트가 첨가되면 어드레스 기간의 지터 값이 줄어들게 되나, 도펀트의 함유량이 일정 값 이상으로 커지면 지터 값이 증가될 수 있다. 따라서, 도펀트는 지터 값이 최소화되는 범위로 도핑되는 것이 바람직하며, 최적 함량으로 제 1 보호막(197) 내에 20~500 ppm(parts per million)의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 그리고, 지터 값을 줄이기 위하여 실리콘 대신 다른 물질을 도펀트로 사용할 수도 있을 것이다. 여기서, 제 1 보호막(197)은 300~700 나노미터(nm)의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 만일 제 1 보호막(197)의 두께가 300 나노미터 이하이면 오방전의 가능성이 있으며, 700 나노미터 이상이면 제조 공정과 비용상의 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 제 1 보호막(197) 상에는 제 2 보호막(198)이 형성된다. 제 2 보호막(198)에는 산화 마그네슘가 포함되는데, 바람직하게는 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정이 산화 마그네슘 나노 파우더일 수 있다. 그리고, 상기 산화 마그네슘 나노 파우더는 약 10~1000 나노미터의 크기를 갖을 수 있다. 또한, 보호막 내에는 불소(F)가 포함될 수 있으며, 상기 보호막은 300~500 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 2차 최대값을 가질 수 있다. 여기서, 2차 최대값을 갖는다는 의미는 두 번째로 큰 값을 갖는다는 의미가 아니고, 상기 보호막에서 방출되는 음극선 발광이 500~600 나노미터의 파장 영역에서 제 1 극치를 갖고, 300~500 나노미터의 파장 영역에서 제 2 극치를 갖고, 제 2 극치가 제 2 극치보다 작은 것을 뜻하며, 구체적인 관계는 도 2에 도시된 바와 같다.
그리고, 제 1 보호막(197)상의 일부분에, 단결정의 산화 마그네슘 단결정의 나노 파우더(198a)가 일종의 군집 형태로 형성되어 전체적으로 제 2 보호막(198)의 표면이 평탄하지 않고 울퉁불퉁한 형상을 이루게 되는데, 구체적으로 제 1 보호막(197)의 표면 중 30~80%의 면적에 형성될 수 있다. 여기서, 제 2 보호막(198)이 결과적으로 울퉁불퉁하게 형성되어, 보호막의 표면적을 증가시켜서 이차 전자 방출을 증가시켜서 지터(jitter)를 감소시킬 수 있다.
도 4 및 5는 상술한 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예의 면방전 전압과 대향방전 전압을 나타낸 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 320 볼트 정도에서 면방전이 일어나지만, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예는 305 볼트 이하에서 면방전이 일어난다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 258 볼트 정도에서 대향방전이 일어나지만, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예는 250 볼트 이하에서 대향 방전이 일어난다. 따라서, 본 발명은 방전 개시 전압이 낮추어져서 플라즈마 디스플레이 패널의 소비 전력을 낮출 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예는 보호막 내에, 300~500 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 2차 최대값을 갖는 산화 마그네슘 나노 파우더가 포함된 것을 특징으로 한다.
도 4 및 5에 도시된 종래의 필름형 보호막이 구비된 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막과 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예의 보호막의 방전 특성을 표로 나타내면 아래와 같다.
필름 금속 산화물
면방전 320 V 302 V
대향방전 258 V 242 V
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 지터특성을 나타낸 그래프이다.
도 6에 도시된 바와 같이 종래의 필름형 보호막이 구비된 플라즈마 디스플레이 패널은 방전 지연 시간이 2 마이크로 초 정도였으나, 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널은 방전 지연 시간이 1.2 마이크로 초 이하이다. 여기서, 종래의 필름형 보호막이 구비된 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막과 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 금속 산화물이 구비된 보호막의 지터 특성을 표로 나타내면 아래와 같다.
필름 금속 산화물
T99 .9 2.265 1.109
Tf 0.600 0.787
Tavg 0.982 0.925
sigma 0.249 0.055
Tsc6z 2.477 1.256
여기서, Tf(formative time)은 필름형 보호막이 다소 빨랐으나, 나머지 시간은 금속 산화물이 더 빨라서 방전 지연 시간이 전반적으로 단축되는 것을 알 수 있다. 이러한 지터 특성의 향상은, 도 7에 도시된 바와 같이 제 2 보호막 내에 구비된 금속 산화물의 음극선 발광 특성이 500~600 마이크로 미터에서 최대값을 갖는 것에 기인한다.
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치와 연결부를 나타낸 도면이다. 이하에서, 도 7을 참조하여 상술한 구조의 패널과 구동 장치의 연결부를 설명한다.
도시된 바와 전체 플라즈마 디스플레이 장치는, 패널(220)과, 상기 패널(220)에 구동 전압을 공급하는 구동 기판(230)과, 상기 패널(220)의 각각의 셀에 대한 전극들과 상기 구동 기판(230)을 연결하는 연성 기판의 일종인 테이프 캐리어 패키지(Tape carrier package, 이하 TCP라 함)(240)로 이루어진다. 여기서, 패널(220)은 상술한 바와 같이 전면 기판과 배면 기판 및 격벽을 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기 패널(220)과 상기 TCP(240)의 전기적, 물리적 연결 및 상기 TCP(240)와 구동 기판(230)의 전기적, 물리적 연결은 이방성 전도 필름(Anisotropic conductive film, 이하 ACF라 함)을 사용한다. ACF는 금(Au)을 코팅한 니켈(Ni)의 볼(ball)을 이용하여 만든 전도성 수지 필름이다.
도 8은 일반적인 테이프 캐리어 패키지의 기판 배선 구조를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, TCP(240)는 패널(220)과 구동 기판(230) 사이의 결선을 담당하면서, 구동 드라이버 칩이 탑재되어 있다. TCP(340)는 연성 기판(342) 상에 밀집 배치된 배선(343)과, 상기 배선(343)과 연결되면서 상기 구동 기판(330)으로부터 전력을 제공받아 패널(320)의 특정 전극에 제공하는 구동 드라이버 칩(341)로 이루어져 있다. 여기서, 구동 드라이버 칩(341)은 저전압과 구동 제어 신호들을 인가 받아 높은 전력의 많은 신호들을 교번하면서 출력하는 구조를 가지므로, 상기 구동 기판(330) 측과 연결되는 배선은 수가 작고, 상기 패널(320)측과 연결되는 배선은 수가 많다. 따라서, 상기 구동 기판(330)측 공간을 통하여 상기 구동 드라이버 칩(341)의 배선을 연결하는 경우도 있다. 상기 배선(343)은 상기 구동 드라이버 칩(341)의 중심을 경계로 구분되지 않을 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 장치의 또 다른 실시예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 실시예에서, 패널(320)은 구동 장치와 FPC(Flexible printed circuit, 이하 FPC라 함)(350)를 통하여 연결된다. 여기서, FPC(350)는 polymide를 이용하여 내부에 패턴을 형성한 필름이다. 그리고, 본 실시예에서도 FPC(350)와 패널(320)은 ACF를 통하여 연결된다. 또한, 본 실시예에서 구동 기판(330)은 PCB 회로인 것은 당연하다.
여기서, 구동 장치는 데이타 드라이터와 스캔 드라이버와 서스테인 드라이버 등으로 이루어진다. 여기서, 데이타 드라이버는 어드레스 전극에 연결되어 데이터 펄스를 인가한다. 그리고, 스캔 드라이버는 스캔 전극에 연결되어 상승 램프 파형(Ramp-up), 하강 램프 파형(Ramp-down), 스캔 펄스(scan) 및 서스테인 펄스를 공급한다. 또한, 서스테인 드라이버는 공통 서스테인 전극에 서스테인 펄스와 DC 전압을 인가한다.
그리고, 플라즈마 디스플레이 패널은 리셋 기간, 어드레스 기간 및 서스테인 기간으로 나뉘어 구동된다. 리셋 기간에는 스캔 전극들에 상승 램프 파형(Ramp-up)이 동시에 인가된다. 그리고, 어드레스 기간에는 부극성 스캔 펄스(scan)가 스캔 전극들에 순차적으로 인가되며, 동시에 스캔 펄스와 동기되어 어드레스 전극들에 정극성의 데이터펄스가 인가된다. 또한, 서스테인 기간에는 스캔 전극들과 서스테인 전극들에 교번적으로 서스테인 펄스(sus)가 인가된다.
도 10a 내지 10k은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법의 일실시예를 나타낸 도면이다. 도 10a 내지 10k을 참조하여 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이 전면 기판(170) 상에 투명 전극(180a, 180b)과 버스 전극(180a', 180b')을 형성한다. 여기서, 전면 기판(170)은 디스플레이 기판용 글래스 또는 소다라임 유리를 밀링(milling) 및 클리닝(cleaning)하여 제조된다.
그리고, 투명 전극(180a, 180b)은 ITO 또는 SnO2 등을, 스퍼터링에 의한 포토에칭법(photoetching) 또는 CVD에 의한 리프트 오프(lift-off)법 등으로 형성한다. 그리고, 버스 전극(180a', 180b')은 은(Ag) 등의 재료를, 스크린 인쇄법 또는 감광성 페이스트법 등으로 형성한다. 또한, 투명 전극쌍(180a, 180b)에는 상에는 블랙 매트릭스가 형성될 수 있는데, 저융점 유리와 흑색 안료 등을 스크린 인쇄법 또는 감광성 페이스트법 등으로 형성할 수 있다.
이어서, 도 10b에 도시된 바와 같이 투명 전극쌍(180a, 180b) 및 버스 전극(180a' 180b')이 형성된 전면 기판(170) 상에, 저융점 유리 등을 포함한 재료를 스크린 인쇄법이나 코팅법 또는 그린 시트를 라미네이팅하는 방법 등으로 (XGA 급의 경우) 적층하여 상판 유전체(190)를 형성한다.
이어서, 도 10c에 도시된 바와 같이 상판 유전체(190) 상에 제 1 보호막(197)을 형성하는데, 산화 마그네슘(197a)이 박막의 형태로 적층된다. 그리고, 제 1 보호막(197)을 이루는 산화 마그네슘(197)에는 결정형 산화물(197b)이 포함될 수 있다. 결정형 산화물(197b)로서, 이차 전자 방출 계수가 큰 SiO2, TiO2, Y2O3, ZrO2, Ta2O5, ZnO,La2O3, CeO2, Eu2O3 및 Gd2O3 등이 사용되거나, 다른 전이 금속의 산화물 또는 알칼리 금속이나 알칼리 토금속의 산화물 등이 사용될 수 있다.
구체적으로, 결정형 산화물(197b)이 도핑된 산화 마그네슘(197a)을 포함하는 재료를 준비한 후, 상기 재료를 상판 유전체(190) 상에 증착한다. 그리고, 제 1 보호막(197)을 건조한 후 소성하는데, 소성 공정은 제 2 보호막(198)과 함께 수행할 수 있다. 또한, 제 1 보호막 재료(197)의 증착 공정은, 화학 기상 증착법, 전자빔 증착법, 스퍼터링법 및 이온 도금법 등의 방법을 실행될 수 있다. 여기서, 결정형 산화물이 상술한 재료 내에서 0~10% 의 중량비를 가져야 함은 당연하다.
여기서, 전자빔 증착법은 전자빔이 보호막 재료에 충돌하면, 보호막 재료가 증발되어 확산된 후 상판 유전체 상에 증착되어 보호막을 형성하는 방법으로써, 전자빔의 에너지가 타겟의 표면에 집중되면 고송 증착 및 고순도의 보호막 형성이 가능하다. 그리고, 이온도금법은 진공증착법과 스퍼터링이 복합된 경우를 나타내는 일반적인 명칭으로, 고도로 감압된 진공 속에서 높은 전압이 걸려 생기는 글로우 방전에 의해 플라즈마를 형성하고, 기화된 원자들의 일부가 이온화하는 것을 이용하여 보호막을 형성한다.
그리고, 제 1 보호막(197) 내에서 상기 결정형 산화물(197b)은 20~500 ppm의 비율로 포함되는 것이 바람직하다. 여기서, 제 1 보호막(197)은 300~700 나노미터(nm)의 두께로 형성할 수 있는데, 만일 제 1 보호막(197)의 두께가 300 나노미터 이하이면 오방전의 가능성이 있으며, 700 나노미터 이상이면 제조 공정과 비용상의 문제점이 발생할 수 있다.
그리고, 도 10d에 도시된 바와 같이 제 1 보호막(197) 상에 산화 마그네슘을 적층하여 제 2 보호막(198)을 형성한다. 그리고, 상기 산화 마그네슘은 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정이 산화 마그네슘 나노 파우더이다. 그리고, 상기 산화 마그네슘 나노 파우더는 약 10~1000 나노미터의 크기를 갖을 수 있다. 그리고, 상기 산화 마그네슘 나노 파우더는 300~500 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 2차 최대값을 가질 수 있다. 또한, 보호막 내에는 불소가 포함될 수 있다.
이 때, 제 2 보호막(198)의 증착 방법으로 스프레이 코팅법, 바 코팅법, 블레이트 코팅법, 스핀 코팅법, 잉크 젯법 및 그린 시트법 등을 사용할 수 있다. 그리고, 제 2 보호막(198)은 상술한 바와 같이 제 1 보호막(197)의 일부 상에 형성되거나, 상기 제 1 보호막(197) 상에 규칙적인 분포 외에 불규칙적인 분포로 형성될 수도 있다. 또한, 산화 마그네슘 단결정의 밀링 공정에서 그 크기를 10~1000 나노 미터로 하고, 제 2 보호막(198)의 두께를 300~700 나노 미터로 조절할 수 있다.
상술한 제 2 보호막의 형성 공정의 일실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 2 보호막 재료를 준비한다. 여기서, 제 2 보호막 재료는 상술한 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정이 산화 마그네슘 나노 파우더이고, 불소가 도핑될 수 있다.
이어서, 화학 기상 증착법 등으로 제 2 보호막을 형성한다. 즉, 상술한 제 2 보호막 재료를 가열하여 발생되는 증기에 의하여, 제 2 보호막을 형성한다. 이 때, 산화 마그네슘은 단결정의 형태로 증착되며, 도펀트도 함께 증착된다. 여기서, 화학 기상 증착법은 제 2 보호막 내의 산화 마그네슘 및 도펀트를 막과 결정의 중간 정도의 물성으로 형성하며, 스프레이법 등으로 형성하는 경우보다 제 2 보호막의 증착 강도를 강화시킬 수 있다.
이어서, 도 10e에 도시된 바와 같이, 배면 기판(110) 상에 어드레스 전극(120)을 형성한다. 여기서, 배면 기판(110)은 디스플레이 기판용 글래스 또는 소다리임 유리를 밀링(milling) 또는 클리닝(cleaning) 등의 가공을 통하여 형성한다. 이어서, 배면 기판(110) 상에 어드레스 전극(120)을 형성한다. 어드레스 전극(120)은 은(Ag) 등을 스크린 인쇄법, 감광성 페이스트법 또는 스퍼터링 후 포토에칭법 등으로 형성한다.
그리고, 도 10f에 도시된 바와 같이 어드레스 전극(120)이 형성된 배면 기판(110) 상에 유전체(130)를 형성한다. 상기 유전체(130)는 저융점 유리와 TiO2 등의 필러를 포함한 재료를 스크린 인쇄법 또는 그린 시트의 라미네이팅 등의 방법으로 형성한다. 여기서, 하판 유전체(130)는 플라즈마 디스플레이 패널의 휘도를 증가시키기 위하여 백색을 나타내는 것이 바람직하다.
이어서, 도 10g 내지 10i에 도시된 바와 각각의 방전 셀을 구분하기 위한 격벽을 형성한다. 이 때, 격벽 재료(140a)는, 모상 유리와 충진재(filer)를 포함하여 이루어진다. 모상 유리는 PbO와 SiO2와 B2O3 및 Al2O3를 포함하여 이루어지고, 충진재는 TiO2 및 Al2O3를 포함하여 이루어질 수 있다.
이어서, 격벽 재료(140a)를 패터닝하여, 격벽을 형성한다. 이 때, 패터닝 공정은 마스크를 씌우고 노광한 후, 현상하여 수행된다. 즉, 어드레스 전극과 대응되는 부분에 마스크(145)를 위치시키고 노광하면, 현상 및 소성 공정 후에는 빛을 조사받은 부분만이 남아서 격벽을 형성한다. 여기서, 격벽 재료에 포토 레지스트(photoresist) 성분을 포함하면, 격벽 재료의 패터닝을 용이하게 수행할 수 있다.
이어서, 도 10j에 도시된 바와 같이 상기 하판 유전층(130) 중 방전 공간에 접하는 면과, 격벽의 측면에 형광체(150a, 150b, 150c)를 도포한다. 형광체는 각각의 방전셀에 따라 R,G,B의 형광체가 차례로 도포되는데, 스크린 인쇄법이나 감광성 페이스트법으로 도포된다.
그리고, 도 10k에 도시된 바와 같이 상부 패널을 격벽을 사이에 두고 하부 패널과 접합하고 실링한 후, 내부의 불순물 등을 배기한 후 방전 가스(160)를 주입한다.
이하에서, 상부 패널과 하부 패널의 실링 공정을 상세히 설명한다.
실링 공정은 스크린 인쇄법, 디스펜싱법 등으로 수행된다.
스크린 인쇄법은 패터닝된 스크린을 소정 간격 유지하여 기판 위에 놓고, 실링재 형성에 필요한 페이스트를 압착, 전사시켜서 원하는 형상의 실링재를 인쇄하는 방법이다. 스크린 인쇄법은 생산 설비가 간단하고, 재료의 이용 효율이 높은 장점이 있다.
그리고, 디스펜싱법은 스크린 마스크 제작에 사용되는 CAD 배선 데이터를 이용하여, 후막 페이스트를 공기 압력을 이용하여 기판 상에 직접 토출하여 실링재를 형성하는 방법이다. 디스펜싱법은 마스크의 제작비용이 절감되고, 후막의 형상에 큰 자유도를 가질 수 있는 장점이 있다.
도 11a는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판과 후면 기판을 합착하는 공정을 나타낸 도면이고, 도 11b는 도 11a의 A-A'의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 도시된 바와 같이, 전면 기판(170) 또는 배면 기판(110) 상에 실링재(600)가 도포된다. 구체적으로, 기판의 최외곽에서 소정 간격을 두고 동시에 인쇄되거나 디스펜싱되어 도포된다.
이어서, 상기 실링재(600)를 소성한다. 소성 과정에서, 실링재(600)에 포함된 유기물이 제거되고, 전면 기판(170)과 배면 기판(110)이 합착된다. 그리고, 이러한 소성 공정에서 실링재(600)의 폭이 넓어지고 높이가 낮아질 수 있다. 본 실시예에서는 실링재(600)가 인쇄 또는 도포되었으나, 실링 테이프의 형태로 형성되어 전면 기판 또는 배면 기판에 접착하여 사용할 수도 있다.
그리고, 에이징 공정을 통하여 소정 온도에서 보호막 등의 특성을 향상시킨다.
그리고, 전면 기판 상에 전면 필터를 형성할 수 있다. 전면 필터에는 패널에서 외부로 외부로 방사되는 전자파(Elctromagnetic Interference;EMI)를 차폐하기 위한 전자파 차폐막이 구비된다. 이러한 전자파 차폐막은 전자파를 차폐하면서도 디스플레이 장치에서 요구되는 가시광 투과율을 확보하기 위하여, 도전성 물질이 특정 형태로 패터닝되기도 한다. 그리고, 전면 필터에는 근적외선 차폐막, 색보정막 및 반사방지막 등이 형성될 수도 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의하여 정해져야 한다.
상술한 본 발명에 따른 보호막은 플라즈마 디스플레이 패널에 구비되어, 이차 전자 방출 특성의 향상과 방전 지연 시간의 단축을 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 일실시예의 방전 셀 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 보호막 재료인 산화 마그네슘 나노 파우더의 파장에 따른 음극선 발광을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명의 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 다른 실시예의 전면 패널을 나타낸 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 면방전 전압을 나타낸 그래프이고,
도 5는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 대향방전 전압을 나타낸 그래프이고,
도 6은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 지터특성을 나타낸 그래프이고,
도 7은 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 구동 장치와 연결부를 나타낸 도면이고,
도 8은 일반적인 테이프 캐리어 패키지의 기판 배선 구조를 나타낸 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 또 다른 실시예를 모식적으로 나타낸 도면이고,
도 10a 내지 도 10k는 본 발명에 따른 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법 의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 11a는 플라즈마 디스플레이 패널의 전면 기판과 후면 기판을 합착하는 공정을 나타낸 도면이고,
도 11b는 도 11a의 A-A'의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 배면 기판 120 : 어드레스 전극
130 : 하판 유전체 140 : 격벽
150a, 150b, 150c : 형광체 160 : 방전 가스
170 : 전면 기판 180a, 180b : 투명 전극
180a', 180b' : 버스 전극 190 : 상판 유전체
195 : 보호막 197 : 제 1 보호막
198 : 제 2 보호막 220 : 패널
230 : 구동 기판 240 : TCP
241 : 구동 드라이버 칩 242 : 연성 기판
243 : 배선 250 : FPC
260 : 방열판

Claims (10)

  1. 제 1 기판 상에, 적어도 하나의 전극과, 제 1 유전체, 및 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)가 구비된 보호막이 형성된 제 1 패널; 및
    격벽을 사이에 두고 상기 제 1 패널과 합착되고, 제 2 기판 상에, 적어도 하나의 어드레스 전극과, 제 2 유전체, 및 상기 격벽의 측면과 상기 유전체 상에 형성된 형광체가 구비된 제 2 패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막은 2층 구조로 이루어지고,
    제 1 보호막은 상기 제 1 유전체 상에 형성되고 산화 마그네슘을 포함하여 이루어지며,
    상기 제 2 보호막은 상기 제 1 보호막 상에 형성되고 상기 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막에 구비된 불소(F)를 더 포함하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 보호막은,
    상기 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더가, 상기 제 1 보호막 상에 군집 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더는,
    크기가 10~1000 나노미터인 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더는,
    300~500 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 2차 최대값을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널.
  7. 제 1 기판 상에 적어도 하나의 전극과, 제 1 유전체와, 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)를 포함하는 보호막을 형성하는 단계;
    제 2 기판 상에, 적어도 하나의 어드레스 전극과, 상기 적어도 하나의 어드레스 전극 상에 형성된 제 2 유전체, 격벽, 및 형광체를 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 기판과 제 2 기판을 합착하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 보호막을 형성하는 단계는,
    상기 제 1 유전체 상에 산화 마그네슘을 포함하는 제 1 보호막을 형성하고,
    상기 제 1 보호막 상에, 상기 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)를 포함하는 제 2 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 제 2 보호막을 형성하는 단계는,
    용매와 분산제와 상기 500~600 나노미터의 파장 영역에서 음극선 발광(cathode luminescence)이 최대값을 갖는 단결정의 산화 마그네슘 나노 파우더(nano powder)를 혼합하여 제 2 보호막 재료를 준비하는 단계;
    상기 제 2 보호막 재료를 상기 제 1 보호막 상에 도포하는 단계; 및
    상기 제 2 보호막 재료를 건조 및 소성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 보호막 재료는 액상으로 준비되고,
    상기 제 2 보호막 재료는 상기 제 1 보호막 상에 스프레이 방식으로 군집 형태로 분사되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 디스플레이 패널의 제조방법.
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